英语原文共 8 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
XVII ECSMGE-2019未来ISBN 978-9935- 94366 -1-3岩土工程基础会议记录
copy;作者和IGS:版权所有，2019年
ecsmge doi: 10.32075/17 - 2019 - 0529
限制桩组隧道的弹性分析
桩下隧道的弹性分析
- Franza, R. Jimenez马德里理工大学，马德里，西班牙
a . m .马歇尔 英国诺丁汉大学
摘要:在桩顶群与隧道桩发生碰撞的情况下，群桩对隧道开挖引起的地面移动的响应问题一直没有引起研究者的足够重视。本文采用基于线性弹性连续单元的有限元模型研究了隧道-群桩相互作用。在分析中，桩被建模为欧拉-伯努利梁，这些梁要么受到一个升高的帽的约束，要么有一个自由头的条件;土壤被模拟成一个弹性连续体。在本文的第一部分中，我们分别考虑了两组桩的2times;2和3times;3的配置，这两组桩分别适用于桩旁隧道和桩下隧道的情况。分析了桩的位移和内力，以及变隧道群桩水平位移时桩顶位移对地基响应的影响。此外，还对隧道深度的增加对TPGI的影响进行了评价。本文第二部分研究了变承台刚度下，隧道-桩碰撞对桩侧沉降和桩后桩力的影响。结果表明，该模型的计算结果与更严格的数值分析结果吻合较好，表明该模型作为一种可靠的初步设计工具是可行的。
简历:这些人并不会注意到阳光下的地下隧道的反应，在地下隧道中，有证据表明，地下隧道中有地下隧道的石斑鱼和渗透的石斑鱼。在这篇文章中，相互作用TPGI(隧道- 皮厄群)是一个辅助的线性和弹性模型元素。在这个分析中，pieux建立了欧拉-伯努利方程的模型，所以它的禁忌症在一定程度上是这样的，所以它不是自由的;我们对连续统弹性进行了建模。在文件的第一部分中，两个组分别是2 x 2和3 x 3，在相邻的隧道和3 x 3的隧道中，相互比较。位移和力的作用在测量值上，在水平移动和水平移动的条件下，在水平移动和水平移动的隧道之间。根据平均价值，增加隧道的流量的作用。在文件的第一部分中，关于穿入的影响在穿入后的隧道和隧道后的力在半刚性的情况下的长隧道中。模型的结果是这样的:我们有两种比较的方法来分析数字和严谨性，这证实了模型在最初的概念中所起的作用。
关键词:隧道;群桩、隧道桩碰撞、土-结构-相互作用。
1
IGS
ecsmge - 2019程序
B。1 -地基、挖土及挡土结构
1介绍
在城市地区，对隧道的需求越来越大，导致地下挖掘和隧道接近现有的深基础。这可能会导致地基、上部结构或两者的变形和破坏(Dias amp; Bezuijen 2015, Jacobsz等人，2004)。
最近的工作已经强调了桩的差异沉降的可能性，因此，当在桩下掘进时，上部结构可能受到破坏。(Franza amp; Marshall 2018, Franza amp; Marshall 2019, Soomro et al 2015, Soomro et al 2017)。另一方面，在邻近群桩的情况下(即(Basile 2014, Loganathan等)。2001)。值得注意的是，目前缺乏考虑隧道与桩柱碰撞场景的初步设计工具(Dubasaru等人)。，在实践中出现频率越来越高的现象(其中，Geilen amp; Taylor 2001)，并可能对结构产生重大影响。
本文提出了一种基于连续单元的有限单元法(FEM)模型，用于分析封顶桩群对开挖引起的地基移动的线性弹性响应。特别是考虑隧道施工的情况，突出了[i]改变隧道-桩群相对位置的影响和[ii]隧道-桩碰撞的影响。
2模型
对于隧道施工，两阶段分析方法(TSAMs)在结构和岩土工程中都很常见(Basile 2014, Franza et al2017年，Loganathan等人2001)。和浅基础(Deck amp; Singh 2012, Elkayam amp; Klar 2018)。对于与深层地基有关的初步风险评估，
线性弹性土模型可用于快速评估土-结构相互作用及其对结构的影响(Franza等)。2017年，Loganathan等人。2001年，Mu等人。2012)。然而，考虑到土壤行为的复杂方面，可能需要考虑非线性或非弹性土-桩荷载传递机制的精细模型来进行更精确的预测。Basile 2014, Zhang等。2013)。尽管在桩下进行隧道施工存在风险，但大多数使用TSAMs的研究都集中在临近群桩的隧道施工方案上(Basile 2014, Loganathan et al.)。2001年，Mu等人。(2012)然而，据作者所知，tsam还没有被用于处理有盖群桩下的隧道。
本文采用线性弹性土模型，研究了群桩附近隧道开挖和群桩碰撞的情况。作者未来的工作将处理非线性的负荷转移机制。
应用的TSAM包括以下步骤。在群桩附近进行隧道施工:(0)上部结构引起的外部荷载施加于桩顶和/或承台;然后求解地基-土体体系，得到掘进前桩的内力;(1)采用经验法、半解析法或数值分析法估算隧道开挖引起的绿地土位移;(2)对整个系统进行分析，包括土和地基(帽桩群)，在一个系统的外部荷载(在没有结构的情况下，会导致第(1)步估算的土的移动)，以评估隧道诱导效应。隧道-桩柱碰撞:第(0)步和第(1)步如上文所述，但第(2)步有一些改动;在步骤(2.1)中，为得到帽桩群刚度矩阵，对剪短部分对应的有限元进行失活处理;在步骤(2.2)中，修剪后的桩基础-土体系受相当于掘进的力体系。最后，对于这两种情况，post-
ecsmge - 2019程序
2
IGS
群桩下隧道开挖的弹性分析
通过叠加(0)、(2)阶段的位移和内力，对隧道基础条件进行评价。
2.1绿地地面移动
本文在步骤(1)中采用了Loganathan和Poulos(1998)提出的半解析公式来评价隧道开挖引起的垂直和水平的绿地土壤位移。重要的是，这些公式的使用允许与以前的作品进行比较。
2.2有限元法
数值解采用有限元法，求解了Kitiyodom等人给出的以下方程组。(2005):
(1)
在哪里获得的土壤刚度矩阵通过整合Mindlin(1936)解决方案施加在一个垂直和侧向力弹性半空间均匀,?c桩帽的刚度矩阵是灵活,?p是桩的刚度矩阵组组成的欧拉-伯努利梁弹性,和?p tunnelling-induced位移矢量的桩基础。?=??代表外力矢量作用于桩由于?垂直和横向tunnelling-induced绿地的动作。
在桩端连接刚性承台的情况下，平衡方程为
(2)
(3)
?是几何矩阵的刚性约束和?̃p的位移矢量,包括严格限制位移和桩的位移节点没有连接到帽(即。埋在地下)。
3靠近承台群桩的隧道开挖结果
3.1桩的位移和内力
在本节中，我们将考虑隧道引起的位移和力(即位移和力)，分析群桩对隧道的响应。步骤(2)的结果。2个深基础考虑由2x2和3x3垂直桩群组成，长Lof 25m，连接刚性和升高的帽;p 这些病例以前是由Loganathan等人选择的。(2001)和Basile(2014)。分别采用20和30m两个隧道深度来比较群桩附近和群桩下方隧道开挖的效果。t 图1总结了所考虑的TPGI场景，其中说明了问题的几何和弹性参数，以及用于桩的标签。在本文中，正轴向力是拉伸的。
2 x2桩群
3x3桩组s=2.4mp
s = 2.4米p
# 1 # 2 4.5
#1 #4 #7 4.5米
zt型= 30米
zt型= 20米
Lp = 25米
R
R
0.5米
0.8米
R
R
图1所示。考虑在邻近承盖桩群的地方开挖隧道的情况。
隧道开挖引起的位移和力如图2和图3所示
3.
IGS
ecsmge - 2019程序
B。1 -地基、挖土及挡土结构
分别为2x2和3x3桩群。针对桩旁掘进的情况，用Loganathan等人的边界元法(BEM)对所建立的有限元模型进行了验证。(2001)和Basile(2014)分别使用计算机程序GEPAN和PRGROUP。提出的有限元模型结果用直线表示，边界元数据用标记绘制。注意，对于3x3桩群，Basile(2014)只提供了内力数据。
图2。在2x2桩群附近开挖。
图2显示了FEM和BEM结果之间的良好匹配，特别是与接近桩帽的Basile(2014)结果相比。图3中的3x3组也证实了这一良好的一致性。
图2和图3还考虑了隧道深度增加的影响(比较实线和虚线)。同时，隧道施工引起的桩身变形及其相关弯矩均显著减小
隧道深度z从20增加到30米。t 这证实了之前的研究，即在桩下掘进时，桩身弯曲的可能性很小。·索默洛et al。2017)。另一方面，随着隧道深度的增加，桩帽处和桩身处的沉降量增大，而隧道越深，桩身轴力的大小越小。但在群桩下隧道施工时，在靠近隧道的整个桩体上均产生了隧道诱导拉力，而在群桩附近的隧道仅在刚帽处产生了轴向拉伸力。
图3。3x3桩群附近开挖。
3.2刚性帽的位移
在评估隧道施工对桩基影响时，桩顶位移和承台位移是评估上部结构影响的重要指标。作为一级近似，由于忽略了上部结构与桩土的相互作用，导致了盖层位移
ecsmge - 2019程序
4
IGS
群桩下隧道开挖的弹性分析
可在上部结构基础上加设隧道，以评估隧道施工引起的变形和附加力。或者，子结构方法可以用相互作用的弹簧和隧道效应作为等效的力系统来代替地基。
Loganathan et al。(2001)提出，基于设计目的，可以通过分析隧道-单桩相互作用来估算群桩中隧道引起的弯曲运动和轴力。但是，这一方法并不完全适用于移开瓶盖。因此，在本节中，无论是在群桩下方还是临近群桩的隧道中，都要考虑隧道开挖引起的承台位移。
对图1所示的2x2群桩，通过改变帽心水平偏移x距隧道中心线进行分析。隧道深度z=20和30m的结果如图4所示。t
图4。2x2群桩承台位移。
结果表明，有限元计算结果与Loganathan等人的模拟结果基本一致。(2001)使用GEPAN计算z= 20m。t 其次，比较z= 20和30m时的变化趋势，可以看出隧道深度的增加:(i)对帽侧移有边际影响，(ii)减小了隧道-桩群偏移较低值处的最大旋转量(即隧道-桩群偏移量)。t x小于15m)，且(iii)导致基础沉降略有上升。最后,注意,在考虑场景,tunnel-pile组交互影响抵消机制与增加隧道深度z:尽管干渠桩与定居点潜力大于隧道相邻,zresults在较小的增加绿地运动影响给定的基础。tt 因此，在初步设计阶段就需要进行TPGI分析，才能进行有效的设计。
4隧道群桩碰撞结果
在本节中，通过与Dubasaru等人的二维流体力学分析结果的比较，评估了基于连续体的模型对隧道-桩碰撞引起的桩沉降和内力进行初步预测的能力。(2015)，使用帝国理工学院有限元程序。特别是，研究了通过增加承台刚度/厚度作为缓解措施来加固群桩的效率。
Dubasaru et al。(2015)对伦敦某典型场景进行了平面应变有限元参数分析。地层、帽桩群、隧道开挖方案如图5所示。该方案包括一个直径5米的隧道，在堆筏的下方中央建造。桩体横排3根，纵向和横向间距均为6m。
5
IGS
ecsmge - 2019程序
B。1 -地基、挖土及挡土结构
一)侧
视图
t = 1米
18米
Lp = 31m zt = 28.5m
填土
河阶地沉积伦敦粘土
R
R = 2。5米
伦敦朗伯斯区组
b)平面图
目标场景3D问题E= 20 GPap
1米
Dubasaru (2015) 2D问题E= 3。p 93年平均绩点
三维有限元模型问题E= 3。p 93年平均绩点
有限元模型B三维问题
# 1 # 2 # 3
# 1 # 2 # 3
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[240483]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
